Science：实时监测活细胞DNA动态
来自美国的研究人员开发了一种新方法，研究了活细胞中的DNA损伤及由此造成的染色体易位。这一研究成果发表在8月9日的《科学》(Science)杂志上。
由于正常的细胞过程及辐射等环境因素的影响，活细胞中常常会发生DNA损伤。细胞会不断地修复这些DNA损伤，但是如果修复失败，DNA双链就有可能发生断裂，分离为两部分。这一称之为DNA双链断裂(double-strand break ,DSB)的细胞损伤过程对宿主细胞是有危险的，因为当断裂链试图再度配对连接时，它们没有模板可循，可能会与不同的染色体配对，导致染色体易位，基因意外重排。染色体易位是癌细胞的一个标志。
美国国立癌症研究所研究员Vassilis Roukos以及同事们，利用超高吞吐量的时差显微成像技术实时监控了染色体易位。研究小组的目的是调查易位过程中及之后的事件，以增进我们对于这些过程的理解，研究人员在DNA双链断裂和其他易位事件发生之时成功捕获了它们的图像。
研究小组通过让活体小鼠细胞接触一种特异的酶，操控了它们的DNA分子断裂。他们采用荧光蛋白标记断裂末端，然后用显微时差成像系统观察了接下来36小时发生的事件。
他们发现染色体易位分为三个不同的阶段。这一阶段DNA片段只轻微地移动，似乎随机地搜寻断裂链可与之配对的“伙伴”;第二阶段，两断裂片段排成一行;第三阶段，断裂片段连接到一起。在大多数情况下，双链断裂片段是立刻与正确的伙伴连接，但在个别情况下，不同染色体的两个双链断裂片段会转而配对。文章的共同作者、国立癌症研究所Tom Misteli说，这些易位非常少见，大约每300个细胞中才能够看到1个。
研究人员还发现，染色体易位通常发生在双链断裂的数小时内，它们与细胞周期无关。
另外，研究人员还发现细胞DNA修复系统中的一些酶可影响易位的形成。例如，当研究人员让某些细胞中的DNA依赖性蛋白激酶(DNAPK) 丧失功能时，相比于具有活性DNAPK的细胞，这些细胞发生染色体易位的可能性提高了近10倍。Misteli说，尽管过去已知DNAPK在易位形成中发挥作用，对于它的作用机制却知之甚少，新研究更深入地阐明了相关的过程，证实了DNAPK活性是阻止错误配对的必要条件。
Misteli说在接下来的研究中他将设法找到一些方法来阻止DNA修复出错。
